Nanoscalpell "boncol" a mikrochipket

Az új módszer hibákat keres az anyagban

Nanoscalpel akcióban © IWM
felolvasta

Ha a mikroelektronikai alkatrészek meghibásodnak, akkor az ördög a nanométer vékony részletében van. A probléma megtalálása, okainak azonosítása és a gyártók számára javasolt változtatások gyakran nem könnyű. A Fraunhofer Anyagok Mechanikai Intézetének (IWM) tudósai ezért együtt dolgoznak Carl Zeiss-szel egy "nanoméretű cellának" kifejlesztésénél, hogy mintákat vegyenek az alkatrészek felszíne alatt, és így nyomot lehessenek nyomni az anyagban vagy a hibás csatlakozásokat.

Akár alumínium sínek, akár réz technológia, új anyagok és illesztési technikák: A mikroelektronika fejlődése gyors. De aki új komponenseket tervez és gyárt a cent milliomod dimenziójában, akkor hibázhat, legalábbis a fejlesztési szakaszban. "Ennek a hibának az összetevők összetett felépítésében történő felismerése a legnagyobb igényt támasztja alá az elemzési technológiát" - magyarázza Frank Altmann. A Fraunhofer IWM kutatói a mikroelemek mikroelektronikai és mikromechanikai komponenseinek meghibásodását okozzák akár több tízmillió egyedi tranzisztorral.

Hibakeresés a felszín alatt

Bárki, aki elemezni kívánja ezeket az összetevőket, először meg kell találnia a felszín alatti komplex rétegek hibáit, majd ezeket keresztmetszetben elengedni elemzés céljából, például transzmissziós elektronmikroszkóppal. A megkövetelt pontosság körülbelül 100 nanométer, azaz a hajátmérő ezred részének felel meg. Tehát hogyan érhetjük el a kudarcot anélkül, hogy elpusztítanánk a kicsi, gyakran rendkívül összetett alkotóelem talán kulcsfontosságú részét?

"A fókuszáló ionnyaláb-technológia (röviden" fókuszált ionnyaláb "vagy" FIB ") a választott módszer manapság és az elkövetkező években" - magyarázza Frank Altmann. Ez lehetővé teszi a minták nanométeres pontosságú elkészítését, és ezzel egyáltalán eljutni a feltételezett hibahelyre. "A szükséges munka hasonló a szikével dolgozó sebész munkájához, de több mint tízezer pontosabb pontossággal rendelkezik."

Használt FIB rendszerek

A hallei Fraunhofer IWM-nél az ilyen FIB rendszerek 1996 óta vannak használatban. A 2002 óta rendelkezésre álló második rendszer új perspektívákat kínál a nyomozók számára a mikroelektronika nanométeres világában. Az úgynevezett két sugaras rendszer ötvözi a precíziós megmunkálást az ionnyaláb-technológiát alkalmazva egy pásztázó elektronmikroszkóppal a nagy felbontású képalkotáshoz. kijelző

"Valós időben megfigyelhetjük, hogyan távolítják el az anyagot, pontosan irányítják a folyamatot, és így még pontosabban készítik a mintát" - hangsúlyozza Frank Altmann. Ez csak azért lehetséges, mert ez a Carl Zeiss FIB rendszer az úgynevezett CrossBeam technológiát használja, és így egyidejűleg képes működni az ionnyalábokkal a feldolgozáshoz és az elektronnyalábokkal a képalkotáshoz.

Új elemzési módszerek keresése

Csak ez a technikai újítás teremti meg az új elemzési módszerek alapját - mondja Frank Altmann. Ezek azonban az előfeltételei annak, hogy a jövőben a mikroelektronikai komponensek még mindig kisebb szerkezetében megtalálhassák a hibát. Ide tartoznak az anyag repedései vagy akár hibás csatlakozások. Ezeket viszont a komplex gyártási folyamat minimális eltérései okozhatják, például a gépben lévő szennyeződés részecskék, a maszkok minimális eltolódása, amelyeket a forgácsok fokozatos megvilágítására és mintázására használnak, vagy az úgynevezett hőmérsékleti rendszer a gyártási folyamatban.

Sok nagy mikroelektronikai vállalatnak ma már van saját FIB rendszere - magyarázza Frank Altmann. Ennek ellenére a Fraunhofer IWM nem végzi el a munkát. Egyrészt a középvállalkozásokat szolgálták fel. Másrészről, a nagyvállalatok örömmel támogatják a Halle-i Fraunhofer alkalmazottak szakértelmét és széleskörű és régóta szerzett tapasztalatait komplex problémák megoldása érdekében. És az ilyen problémák - hangsúlyozza Altmann - újra és újra felmerülnek, mert egyre több funkciót integrálnak egyre kisebb helyekbe.

A mikroelektronika ipari partnerei számára végzett elemzési és folyamatfejlesztési szolgáltatások mellett a Fraunhofer IWM Carl Zeiss-szel együtt dolgozik a két sugárzású technológia továbbfejlesztésén. "Végül az elemzési technológiának lépést kell tartania a ostya szintű technológiai fejleményekkel. És ez nagy kihívás "- mondja Altmann.

2006 végére a Fraunhofer alkalmazottai kettős előnyökkel járulnak hozzá szakértelmükhöz. Az elemzéseket a mikroelektronikai termékek technológiájának optimalizálására, valamint az elemzési technológia optimalizálására használják.

Innovatív ionnyaláb-technológia

A fókuszált ionnyaláb-technológia univerzális eszköz az anyagfeldolgozáshoz a mikro- és nanométeres tartományban. Ionnyaláb tíz nanométer pontossággal elér egy pontot, és anyagot hordoz ezen a területen. Gázok segítségével szelektíven eltávolíthatják az anyagokat vagy speciális anyagokat helyezhetnek el az aljzat felületére.

Az ionnyalábot előre meghatározott területeken elektrosztatikusan mozgatják, és így a minta célzott feldolgozására vagy a hibás szerkezetek nanométeres pontosságú kitettségére használják. Rendszerint a hibaterület keresztmetszetét finoman csiszolják 100 nanométer vastag lamellák formájában, majd nagy felbontású transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatnak vetik alá. Egy továbbfejlesztett tűmanipulációs technika lehetővé teszi az ilyen lamellák előállítását és eltávolítását közvetlenül a minta anyagán, mechanikai előkészítés nélkül. A FIB előkészítés időtartama és rugalmassága már jelentősen javult.

(idw - Fraunhofer Anyagok Mechanikai Intézete, IWM, 2005. augusztus 9. - DLO)